基于計(jì)算思維培養(yǎng)的小學(xué)編程教學(xué)方法分析

謝坤

【摘要】隨著大數(shù)據(jù)時(shí)代的到來(lái)，計(jì)算機(jī)受到了人們的廣泛重視和使用，社會(huì)對(duì)計(jì)算機(jī)技術(shù)的人才需求也越來(lái)越大。想要培養(yǎng)更多的計(jì)算機(jī)技術(shù)人才，就需要進(jìn)一步提高學(xué)生的綜合素質(zhì)，運(yùn)用計(jì)算思維，培養(yǎng)符合新時(shí)代要求標(biāo)準(zhǔn)的人才。文章基于計(jì)算思維，探討了如何提高小學(xué)編程教學(xué)質(zhì)量，強(qiáng)化學(xué)生的計(jì)算核心素養(yǎng)。

【關(guān)鍵詞】計(jì)算思維;小學(xué)編程;教學(xué)方法

近年來(lái)，大數(shù)據(jù)技術(shù)、信息技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展速度迅猛，潛移默化地改變了人們的生活。計(jì)算機(jī)技術(shù)深刻地影響了人們的日常生活方式和工作方式，大大提升了人們的生活質(zhì)量。如今，計(jì)算機(jī)已經(jīng)完成了普及，在這種趨勢(shì)下，計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用深度能夠在一定程度上改變事物的發(fā)展方向。在信息技術(shù)如此發(fā)達(dá)的時(shí)代，學(xué)習(xí)數(shù)字技術(shù)和信息技術(shù)能夠保證自己順應(yīng)時(shí)代的變化，為社會(huì)做出更多貢獻(xiàn)。教育是一個(gè)國(guó)家發(fā)展建設(shè)的根基，想要順應(yīng)信息時(shí)代發(fā)展的特點(diǎn)，就需要培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維，提高學(xué)生的編程能力。在小學(xué)編程教學(xué)中，教師應(yīng)該重視學(xué)生計(jì)算思維的培養(yǎng)，樹(shù)立學(xué)生正確的“三觀”，促進(jìn)學(xué)生綜合能力的提高。

一、計(jì)算思維的培養(yǎng)

小學(xué)教育關(guān)系著國(guó)家未來(lái)的建設(shè)和發(fā)展。近年來(lái)，國(guó)家對(duì)教育改革工作越來(lái)越重視。小學(xué)階段是塑造學(xué)生“三觀”的重要階段，也是培養(yǎng)學(xué)生信息素養(yǎng)的關(guān)鍵時(shí)期。小學(xué)編程教學(xué)能夠大大豐富學(xué)生的知識(shí)積累，培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力和數(shù)據(jù)分析能力。對(duì)于小學(xué)生來(lái)說(shuō)，編程比較抽象難懂，而且隨著學(xué)習(xí)的不斷深入，很多重難點(diǎn)知識(shí)不易理解和運(yùn)用，增加了學(xué)生的學(xué)習(xí)難度。在以往的信息技術(shù)教學(xué)中，教師忽略了學(xué)生計(jì)算思維的培養(yǎng)，課堂教學(xué)采用滿堂灌的方式。這種教學(xué)方式導(dǎo)致課堂教學(xué)枯燥單一，師生之間缺少良好的互動(dòng)和交流，嚴(yán)重削弱了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性[1]。除此之外，傳統(tǒng)的教學(xué)模式缺少與生活實(shí)際的結(jié)合，導(dǎo)致學(xué)生為了學(xué)習(xí)而學(xué)習(xí)編程，而不是為了生活學(xué)習(xí)編程，即以應(yīng)試為目的，使學(xué)生無(wú)法體會(huì)到編程學(xué)習(xí)的快樂(lè)，導(dǎo)致編程教學(xué)失去了原本的意義。

在新課程改革不斷深化的背景下，國(guó)家對(duì)信息技術(shù)課程提出了更高的要求。教師需要在教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生良好的信息素養(yǎng)，并將信息技術(shù)作為學(xué)生終身學(xué)習(xí)和合作學(xué)習(xí)的重要手段，使學(xué)生能夠適應(yīng)信息社會(huì)下的學(xué)習(xí)和生活。想要培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力，教師需要將計(jì)算思維的培養(yǎng)加入小學(xué)編程教學(xué)中，從而整體提高學(xué)生的編程科學(xué)素養(yǎng)。

計(jì)算思維是計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的一種思維模式，是當(dāng)前除理論思維和實(shí)驗(yàn)思維外的第三大思維模式。如今，計(jì)算思維已被列為中小學(xué)信息技術(shù)教學(xué)中的核心思維教學(xué)內(nèi)容。計(jì)算思維始于美國(guó)卡內(nèi)基·梅隆大學(xué)周以真教授，他將計(jì)算思維定義為運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)概念來(lái)解決問(wèn)題、設(shè)計(jì)系統(tǒng)和理解人類(lèi)行為的思維活動(dòng)。計(jì)算思維不僅涉及計(jì)算機(jī)學(xué)科，對(duì)其他學(xué)科同樣有巨大的影響，例如生物學(xué)中就以DNA的研究開(kāi)創(chuàng)了生物信息學(xué)的新領(lǐng)域;化學(xué)也從以往的理論化學(xué)中演變出了計(jì)算化學(xué);計(jì)算博弈理論則改變了經(jīng)濟(jì)學(xué)家的思考模式。總而言之，當(dāng)前所有的學(xué)科在前面加上“計(jì)算”二字都可以成為新的研究方向，創(chuàng)新該學(xué)科的教學(xué)模式。

從當(dāng)前小學(xué)信息技術(shù)課程來(lái)看，編程課程是培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維最合適的課程。小學(xué)編程教學(xué)中最常用的語(yǔ)言是Scratch。在實(shí)際教學(xué)中教師能夠深刻體會(huì)到小學(xué)中高年級(jí)段的學(xué)生已經(jīng)形成了初步的數(shù)理邏輯，因此僅講授Scratch編程圖形會(huì)存在一定的困難。首先，Screen是圖形編程的功能，有些只能用于編寫(xiě)一些交互性的游戲程序，無(wú)法進(jìn)行更加復(fù)雜的計(jì)算。其次，在培養(yǎng)計(jì)算思維的過(guò)程中，學(xué)生在使用Scratch解決問(wèn)題時(shí)過(guò)于關(guān)注細(xì)節(jié)問(wèn)題，忽略了對(duì)整體的理解，缺少整體觀和大局觀。再次，如果使用Scratch來(lái)進(jìn)行較復(fù)雜程序的編程的話，其腳本會(huì)顯得非常繁雜，不利于學(xué)生閱讀和理解。Scratch可以用于降低編程教學(xué)的門(mén)檻，但是在實(shí)際的編程教學(xué)中，教師還需要運(yùn)用多樣化的教學(xué)方式來(lái)進(jìn)一步促進(jìn)學(xué)生計(jì)算思維的培養(yǎng)和編程能力的提高。

二、基于計(jì)算思維培養(yǎng)的創(chuàng)新小學(xué)編程教學(xué)策略

（一）創(chuàng)新教學(xué)方法

教師想要在小學(xué)編程教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維，需要開(kāi)展相關(guān)的實(shí)踐活動(dòng)。培養(yǎng)計(jì)算思維的過(guò)程復(fù)雜而漫長(zhǎng)，不是短時(shí)間內(nèi)能夠完成的。教師需要循序漸進(jìn)，根據(jù)實(shí)際的編程教學(xué)目標(biāo)巧妙設(shè)計(jì)教學(xué)情境，加強(qiáng)實(shí)踐活動(dòng)的探索，讓學(xué)生在身臨其境的課堂學(xué)習(xí)中化抽象為具體，將程序問(wèn)題轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實(shí)生活中的問(wèn)題。

首先，教師需要巧妙地創(chuàng)設(shè)相關(guān)情境。對(duì)于小學(xué)生來(lái)說(shuō)，編程的知識(shí)內(nèi)容非常抽象。因此，教師在邏輯關(guān)系的教學(xué)中可以創(chuàng)設(shè)相關(guān)的情境，以生活中的關(guān)系例子來(lái)說(shuō)明編程中的邏輯關(guān)系。例如，教師可以借助試驗(yàn)田和種植的植物、種植的人之間的邏輯關(guān)系，讓學(xué)生對(duì)編程中的邏輯關(guān)系有更加清晰、深刻的認(rèn)知和了解。將編程與生活實(shí)際相結(jié)合，能夠有效發(fā)展學(xué)生的思維邏輯，從而培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維。

其次，教師可以引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行探索活動(dòng)。在學(xué)習(xí)基本語(yǔ)句和邏輯關(guān)系之后，學(xué)生需要學(xué)習(xí)如何熟練運(yùn)用語(yǔ)句及其關(guān)系，進(jìn)一步鞏固編程基礎(chǔ)。學(xué)生在學(xué)習(xí)編程的過(guò)程中需要積極探索編程知識(shí)的特征、推理過(guò)程以及在生活情境中的運(yùn)用。教師需要在課堂中充分發(fā)揮學(xué)生的主體作用，在實(shí)踐活動(dòng)中培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，幫助學(xué)生構(gòu)建完整的知識(shí)體系，從而在培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維的同時(shí)強(qiáng)化學(xué)生的編程運(yùn)算能力。

（二）項(xiàng)目引領(lǐng)分析和解決實(shí)際問(wèn)題

在傳統(tǒng)的小學(xué)編程教學(xué)中，教師處于主體地位，經(jīng)常采用滿堂灌的方式講解編程知識(shí)，教學(xué)方法單一枯燥。編程知識(shí)本就抽象難懂，很多概念性知識(shí)的學(xué)習(xí)難度較高，學(xué)生無(wú)法有效理解和掌握[2]。轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的教學(xué)方法有利于培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維。教師可以以項(xiàng)目引領(lǐng)小學(xué)編程教學(xué)，設(shè)定一個(gè)程序，要求學(xué)生運(yùn)用學(xué)過(guò)的編程知識(shí)表達(dá)項(xiàng)目，使項(xiàng)目具備循環(huán)和條件判斷等命令，獲得編程的語(yǔ)法結(jié)構(gòu)功能，促使學(xué)生運(yùn)用所設(shè)計(jì)的項(xiàng)目解決生活中的實(shí)際問(wèn)題。因?yàn)榫幊讨R(shí)具有一定的抽象性，教師需要在教學(xué)過(guò)程中充分利用編程的自動(dòng)化功能，讓學(xué)生將編程的內(nèi)容自動(dòng)轉(zhuǎn)化為直觀形象的形式，方便學(xué)生理解和掌握。教師在設(shè)計(jì)編程教學(xué)內(nèi)容的過(guò)程中應(yīng)該遵循以下要求。

第一，項(xiàng)目的設(shè)置要符合生活實(shí)際。培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維的目的是讓學(xué)生運(yùn)用計(jì)算機(jī)知識(shí)解決生活實(shí)際問(wèn)題。因此，項(xiàng)目?jī)?nèi)容的設(shè)置應(yīng)該與學(xué)生的生活有關(guān)，促使學(xué)生將情感和意識(shí)融入項(xiàng)目中。比如設(shè)計(jì)交通紅綠燈和商品平均價(jià)格，利用生活化的編程項(xiàng)目提高學(xué)生的編程能力，發(fā)展學(xué)生的計(jì)算思維。

第二，編程項(xiàng)目應(yīng)該具有較強(qiáng)的趣味性，吸引學(xué)生主動(dòng)參與到編程學(xué)習(xí)中，培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維，提高學(xué)生的編程能力。例如在教學(xué)交通信號(hào)燈時(shí)，教師可以先利用多媒體設(shè)備播放一些交通信號(hào)燈失靈造成交通混亂的視頻資料，然后引出編寫(xiě)交通信號(hào)燈的程序，使信號(hào)燈恢復(fù)正常工作。通過(guò)這個(gè)例子，學(xué)生意識(shí)到編程來(lái)源于生活，回歸于生活。教師可以將復(fù)雜的問(wèn)題分解成不同的小問(wèn)題，鍛煉學(xué)生分析問(wèn)題、處理問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，促進(jìn)學(xué)生計(jì)算思維的發(fā)展。

（三）運(yùn)用Scratch降低編程學(xué)習(xí)難度

在小學(xué)編程教學(xué)中，學(xué)生可以利用程序語(yǔ)言直觀形象地表達(dá)程序內(nèi)容。為了使學(xué)生更加準(zhǔn)確地理解程序內(nèi)容，科學(xué)使用編程語(yǔ)言，教師可以運(yùn)用Scratch降低編程學(xué)習(xí)的難度，培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維。雖然使用Scratch無(wú)法解決復(fù)雜的程序問(wèn)題，但是其語(yǔ)言較為簡(jiǎn)單，而且具有豐富的趣味性，教師可以以Scratch為載體進(jìn)行編程教學(xué)，圍繞可視化編程、積木模塊以及豐富的硬件設(shè)施表達(dá)教材中不同的編程知識(shí)，從而降低學(xué)生的學(xué)習(xí)難度。

以可視化編程為例，在傳統(tǒng)的小學(xué)編程教學(xué)中，教師以logo和basic語(yǔ)言為主要的教學(xué)內(nèi)容。學(xué)生在學(xué)習(xí)編程知識(shí)時(shí)，只能將其中的英語(yǔ)單詞死記硬背下來(lái)，進(jìn)而使用英語(yǔ)單詞輸入指令來(lái)完成對(duì)應(yīng)的編程任務(wù)。而且在更為復(fù)雜的編程操作中，學(xué)生會(huì)感覺(jué)到編程知識(shí)與英語(yǔ)知識(shí)、計(jì)算機(jī)知識(shí)之間的關(guān)聯(lián)，會(huì)不由自主地使用英語(yǔ)思維或者計(jì)算機(jī)思維進(jìn)行編程學(xué)習(xí)，不利于計(jì)算思維的培養(yǎng)。因此，教師可以以Scratch為載體進(jìn)行小學(xué)編程教學(xué)，使學(xué)生脫離鍵盤(pán)操作，不需要背誦其中的英語(yǔ)單詞，降低了編程學(xué)習(xí)的難度，同時(shí)有效引導(dǎo)學(xué)生形成科學(xué)的編程意識(shí)，通過(guò)編程教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維[3]。

（四）以STEAM為課程框架拓寬學(xué)生視野

教師可以通過(guò)STEAM構(gòu)建課程框架，讓學(xué)生構(gòu)建完整的編程知識(shí)體系。小學(xué)編程教學(xué)涉及科學(xué)、技術(shù)、工程甚至數(shù)學(xué)知識(shí)。教師需要引導(dǎo)學(xué)生在多樣化的課程體系中挖掘編程知識(shí)的深層含義，從不同角度將興趣與編程知識(shí)結(jié)合。教師可以以STEAM為課程框架開(kāi)展小學(xué)編程教學(xué)，以程序設(shè)計(jì)知識(shí)為基礎(chǔ)，融合程序設(shè)計(jì)的內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生邏輯運(yùn)算的能力，提高學(xué)生的編程能力。教師還可以在教學(xué)過(guò)程中融合跨學(xué)科知識(shí)，發(fā)揮出跨學(xué)科整合的優(yōu)勢(shì)，使學(xué)生在學(xué)習(xí)編程知識(shí)的同時(shí)提高對(duì)其他學(xué)科的學(xué)習(xí)能力。

三、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在進(jìn)行小學(xué)編程教學(xué)時(shí)，教師需要充分重視培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維，提高學(xué)生的信息素養(yǎng)與編程能力。在實(shí)際的編程教學(xué)中，教師應(yīng)該重視學(xué)生的課堂主體地位，利用Scratch和STEAM等降低編程學(xué)習(xí)的難度，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生學(xué)會(huì)利用編程知識(shí)解決生活實(shí)際問(wèn)題，促進(jìn)學(xué)生綜合能力的提高。

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